(57)【要約】      （修正有）【課題】保護回路の部分のみを取り外し可能にするとともに、最大コレクタ電流を超えた時と、最大コレクタエミッタ間電圧を超えた時と、コレクタ損失が最大コレクタ損失を超えた時に遮断することができるトランジスタの保護ユニットを提供する。【解決手段】トランジスタに流れるコレクタ電流を検出する電流検出手段１と、トランジスタのコレクタエミッタ間の電圧を検出する電圧検出手段１２と、コレクタ電流とコレクタエミッタ間電圧の値を乗算しコレクタ損失を計算する乗算回路８を小形の絶縁されたケースに収納し、コレクタ電流、コレクタ損失、コレクタエミッタ電圧が絶対最大定格をオーバーした時回路を遮断する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
トランジスタに流れるコレクタ電流を検出するコレクタ電流検出手段と、前記コレクタ電流検出手段の出力の値を基準値と比較する過大コレクタ電流コンパレータ、前記過大コレクタ電流コンパレータの出力を保持する過大コレクタ電流用ラッチ回路、前記過大コレクタ電流用ラッチ回路の信号を受けて過大なコレクタ電流が流れたことを表示する過大コレクタ電流表示部を設け、前記過大コレクタ電流用ラッチ回路の信号を受けて前記トランジスタの駆動電圧を遮断する駆動信号遮断回路を設けたことを特徴とするトランジスタの保護ユニット。
【請求項２】
トランジスタのコレクタエミッタ間の電圧を検出するコレクタエミッタ電圧検出手段と、前記  コレクタエミッタ間電圧検出手段の出力を基準値と比較するコレクタエミッタ電圧用コンパレータ、前記コレクタエミッタ電圧用コンパレータの出力を保持するコレクタエミッタ電圧用ラッチ回路、前記コレクタエミッタ電圧用ラッチ回路の信号を受けて過大なコレクタエミッタ電圧が印加されたことを表示する過大コレクタエミッタ電圧表示部を設け、前記コレクタエミッタ電圧用ラッチ回路の信号を受けて前記トランジスタの駆動電圧を遮断する駆動信号遮断回路を設けたことを特徴とするトランジスタの保護ユニット。
【請求項３】
トランジスタに流れるコレクタ電流を検出するコレクタ電流検出手段と、前記トランジスタのコレクタエミッタ間の電圧を検出するコレクタエミッタ電圧検出手段と、前記コレクタ電流検出手段の出力と前記コレクタエミッタ電圧検出手段の出力を乗算する乗算回路を設け、前記乗算回路の出力を基準値と比較する過大コレクタ損失用コンパレータ、前記過大コレクタ損失用コンパレータの出力を保持する過大コレクタ損失用ラッチ回路、前記過大コレクタ損失用ラッチ回路の信号を受けて過大コレクタ損失が前記トランジスタに発生したことを表示する過大コレクタ損失表示部を設け、前記過大コレクタ損失用ラッチ回路の信号を受けて前記トランジスタの駆動電圧を遮断する駆動信号遮断回路を設けたことを特徴とするトランジスタの保護ユニット。
【請求項４】
請求項１項記載のトランジスタに過大コレクタ電流が流れた時にトランジスタを保護する回路と、請求項２項記載のコレクタエミッタ電圧が過大である時にトランジスタ保護する回路と、請求項３項記載の過大コレクタ損失が発生した時にトランジスタを保護する回路を絶縁物でできたケースに収めたことを特徴とするトランジスタの保護ユニット。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、インバータなどの電力変換装置に使用されるバイポーラトランジスタ、IGＢT、MOSFETなどのトランジスタを過大コレクタ電流、過大コレクタエミッタ電圧、過大コレクタ損失から守る保護回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の大電流トランジスタの保護回路は特許文献の掲載されるように駆動信号回路を遮断する手段を内蔵し、過大な電流が流れたとき駆動信号を遮断しトランジスタを保護するものであった。先行技術文献に記載されるトランジスタの保護回路は、プリント基板上に他の制御回路とともに取り付けてあり，ＳＣＲ保護回路の部分だけ取り出すことができなかった。
【０００３】
過大コレクタ電流が流れたときに保護する保護ユニットまたは保護回路は、提唱されていたが、トランジスタを破壊する要因となる過大コレクタ電流、過大コレクタエミッタ電圧、過大コレクタ損失が発生した時同時にトランジスタを保護する機能はなかった。また、これらの異常で保護できたとしても、どのような原因で保護回路が動作したのか判断できないと言う欠点を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平２−５７０１１
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
トランジスタの保護回路部分をユニット化して他の制御回路部分から取り外し可能にすることが本発明の解決すべき第一に課題である。
【０００６】
最大コレクタ電流を超えるコレクタ電流からトランジスタを保護するだけでなく、最大コレクタエミッタ電圧を超える電圧が印加した時保護することと、コレクタ損失が最大コレクタ損失をオーバーした時もトランジスタを保護することが課題である。すなわち、トランジスタを絶対最大定格を超えるコレクタ電流、コレクタエミッタ電圧、コレクタ損失から同時に保護することが第二の課題である。
【０００７】
トランジスタが破壊した時、過大コレクタ電流が流れてトランジスタが破壊したのか、最大  コレクタエミッタ間電圧を超えたから、コレクタ損失が最大コレクタ損失を超えたから保護回路が動作したのか、保護回路が動作した後から原因が判るようにすることが第三の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
トランジスタに流れるコレクタ電流を検出する電流検出手段と、トランジスタのコレクタエミッタ間の電圧を検出する電圧検出手段と、コレクタ電流とコレクタエミッタ間電圧を乗算しコレクタ損失を計算する乗算回路を小形の絶縁物でできたケースに収納し、保護ユニットとしている。
【０００９】
保護ユニットを取り外し可能にするため、トランジスタの駆動信号は駆動回路から保護ユニットを介して保護対象となるトランジスタに供給している。駆動信号の接続にはコネクタを用いて接続するようになっている。コレクタ電流は保護ユニットの電流検出手段を介して流れるようにし、電流大きさを監視している。
【００１０】
トランジスタを絶対最大定格を超える過大コレクタ電流、過大コレクタエミッタ電圧、過大コレクタ損失から同時に保護するため、コレクタ電流、コレクタエミッタ電圧、コレクタ損失を判定するそれぞれの比較回路、比較回路からの信号を受けてその結果を保持するラッチ回路、ラッチ回路からの信号を受けてその結果を表示する表示部を設けている。また、それぞれのラッチ回路の信号を受けてトランジスタの駆動信号を遮断する駆動信号遮断回路を設けている。
【００１１】
コレクタ電流が最大コレクタ電流を超える電流が流れて保護回路が動作したのか、最大コレクタエミッタ間電圧を超えたか保護回路が動作したのか、コレクタ損失が最大コレクタ損失を超えたから保護回路が動作したのかが判るようにするため、それぞれのコンパレータの出力にラッチ回路を設け、出力状態を保持し、それぞれの異常を表示する表示部を設け表示器で表示させている。
【考案の効果】
【００１２】
インバータなどの電力変換装置に常時取り付けておく必要はなく、必要な時だけに取り付けて使用することが可能となる。そのため、電力変換装置そのものを安く製作することが可能となる。
【００１３】
トランジスタが破壊した原因を究明する時やトランジスタを交換した時に作業ミスによる再度のトランジスタの破壊を防止することができる。トランジスが壊れ交換した時保護ユニットを取り付けることにより、トランジスタの交換作業が正しく行われたのか判断でき、間違った作業をしたとしても再びトランジスタを壊すことを防止することができる。
【００１４】
過大コレクタ電流、過大コレクタエミッタ電圧、過大損失からトランジスタを保護する回路を一つに収めているので、トランジスタの絶対最大定格を超える過大コレクタ電流、過大コレクタエミッタ電圧、過大コレクタ損失から同時に保護することが可能である。
【００１５】
過大コレクタ電流、過大コレクタエミッタ電圧、過大コレクタ損失を判定するコンパレータ回路の出力を保持するラッチ回路を設け、出力状態を保持し表示部で表示させているので、トランジスタの保護回路が働いたのかその原因が判る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本考案のトランジスタの保護ユニットのブロック図
【図２】本考案のトランジスタの保護ユニットの接続図
【考案を実施するための形態】
【００１７】
トランジスタを過大コレクタ電流回路、コレクタエミッタ電圧、過大コレクタ損失から保護する保護回路を保護ユニットに収め、絶縁物でできたケースに収めている。
【実施例】
【００１８】
図１は本考案のトランジスタの保護ユニットのブロック図である。本考案のトランジスタの保護ユニットでは短絡などの過大コレクタ電流からトランジスタを保護するために、１の コレクタ電流検出手段でトランジスタに流れるコレクタ電流を検出し、１のコレクタ電流検出手段の出力を基準値と比較する２の過大コレクタ電流コンパレータで判定し、基準値を超える値であると異常と判定している。３の過大コレクタ電流用ラッチ回路で異常が発生したことを保持するようにして、４の過大コレクタ電流表示部で絶対最大定格を超えるコレクタ電流が流れたことを表示している。また、２の過大コレクタ電流ラッチ回路の信号を受けて５の駆動信号遮断回路でＡのトランジスタの駆動電圧を遮断している。
【００１９】
過大コレクタエミッタ間電圧からトランジスタから保護するために、トランジスタのコレクタエミッタ間の電圧を検出する１２のコレクタエミッタ電圧検出手段の出力を設け、１２のコレクタエミッタ電圧検出手段の出力を基準値と比較する１３のコレクタエミッタ電圧用コンパレータに加え、基準値より大きい電圧である場合１３のコレクタエミッタ電圧用コンパレータの出力を１４のコレクタエミッタ電圧用ラッチ回路に供給し、１４のコレクタエミッタ電圧用ラッチ回路の信号を１５の過大コレクタエミッタ電圧表示部に加え、絶対最大定格をオーバーするコレクタエミッタ電圧がＡ のトランジスタに加えられたことを表示している。また、１４のコレクタエミッタ電圧用ラッチ回路の信号を５の駆動信号遮断回路に加えＡのトランジスタの駆動電圧を５の駆動信号遮断回路で遮断するようにしている。
【００２０】
過大コレクタ損失からトランジスタを保護するため、８の乗算回路にて１のコレクタ電流検出手段の出力（IC）と１２のコレクタエミッタ電圧検出手段の出力（VCE）を乗算し、コレクタ損失(PC=IC×VCE)を計算している。８の乗算回路の出力を９の過大コレクタ損失用コンパレータにて基準値と比較し、基準値を超えると１０の過大コレクタ損失用ラッチ回路に信号を送り出力の状態を保持するようにしている。１１の過大コレクタ損失表示部で１０の過大コレクタ損失用ラッチ回路の信号を受けて絶対最大定格を超えるコレクタ損失が発生したことを表示するようにしている。また、５の駆動信号遮断回路にてＡのトランジスタの駆動電圧を遮断するようにしている。
【００２１】
図２に本考案のトランジスタの保護ユニットの接続図を示す。図２に示されるように本考案のトランジスタの保護ユニットを必要な時に取り外しできるようにしている。そのため、トランジスタに過大コレクタ電流が流れた時にトランジスタを保護する回路と、コレクタエミッタ電圧が過大である時にトランジスタ保護する回路と、過大コレクタ損失が発生した時にトランジスタを保護する回路を煙草のケースと同じくらいの大きさの絶縁物でできたケースに収めている。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
インバータなどの電力変換機器の保守を行う業界で本考案のトランジスタの保護ユニットは使用される。また、保守作業員の作業のミス防止に役立つ。本考案のトランジスタの保護ユニットを電力変換装置に取り付けて使用することもできる。異常が起きたときトランジスタが破壊するのを防止できるだけでなく、破壊現象が周囲の電気部品を波及して壊すこともない。たとえ異常が発生したとしても、一時的な停止で済むため機器の稼働率の向上や復帰の容易さに繋がる。高い信頼性を要求される電力変換装置に使用される可能性がある。
【符号の説明】
【００２３】
Ａ  トランジスタ
Ｂ  トランジスタの保護ユニット
C  駆動回路
D  トランジスタの保護ユニット駆動回路間信号線
E  トランジスタの保護ユニットトランジスタ間信号線  
１  電流検出手段
２  過大コレクタ電流コンパレータ
３  過大コレクタ電流用ラッチ回路
４  過大コレクタ電流表示部
５  駆動信号遮断回路
６  トランジスタ側駆動信号用コネクタ
７  駆動回路側駆動信号用コネクタ
８  乗算回路
９  過大コレクタ損失用コンパレータ
１０  過大コレクタ損失用ラッチ回路
１１  過大コレクタ損失表示部
１２  コレクタエミッタ電圧検出手段
１３  コレクタエミッタ電圧用コンパレータ
１４  コレクタエミッタ電圧用ラッチ回路
１５  過大コレクタエミッタ電圧表示部
【図１】
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【図２】
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